使用FFTW进行FFT和IFFT

Question

我正在尝试在浮点数组上执行ifft和fft。 但是，两者的结果是相同的。 你有什么主意吗？ 即使我对一个使用FFTW_FORWARD，对另一个使用FFTW_BACKWARD，为什么结果也一样？

  int N=16;
  fftwf_complex in[N], out[N];
  fftwf_plan p1, q;

  /* prepare a cosine wave */
  for (i = 0; i < N; i++) {
    in[i][0] = cos(3 * 2*M_PI*i/N);
    in[i][1] = 0;
  }

  /* forward Fourier transform, save the result in 'out' */
  p1 = fftwf_plan_dft_1d(N, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
  fftwf_execute(p1);
  for (i = 0; i < N; i++)
  cout << out[i][0] << endl;
  fftwf_destroy_plan(p1);

  printf("\nInverse transform:\n");
  q = fftwf_plan_dft_1d(N, in, out, FFTW_BACKWARD, FFTW_ESTIMATE);
  fftwf_execute(q);
  for (i = 0; i < N; i++)
  cout << out[i][0] << endl;
  fftwf_destroy_plan(q);

Answer 1

您只显示出纸槽的实部，而忽略了虚部。 碰巧的是，实部是匹配的，但是虚部是不同的（它们实际上是复共轭）：

#include <iostream>
#include <cmath>
#include "fftw3.h"

using namespace std;

int main()
{
    int N=16;
    fftwf_complex in[N], out[N];
    fftwf_plan p1, q;

    for (int i = 0; i < N; i++) {
        in[i][0] = cos(3 * 2*M_PI*i/N);
        in[i][1] = 0;
    }

    p1 = fftwf_plan_dft_1d(N, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);
    fftwf_execute(p1);
    for (int i = 0; i < N; i++)
        cout << out[i][0] << " + j" << out[i][1] << endl; // <<<
    fftwf_destroy_plan(p1);

    printf("\nInverse transform:\n");
    q = fftwf_plan_dft_1d(N, in, out, FFTW_BACKWARD, FFTW_ESTIMATE);
    fftwf_execute(q);
    for (int i = 0; i < N; i++)
        cout << out[i][0] << " + j" << out[i][1] << endl; // <<<
    fftwf_destroy_plan(q);

    return 0;
}

编译并运行：

$ g++ -Wall fftwf.cpp -lfftw3f && ./a.out

3.67394e-16 + j0
1.19209e-07 + j7.34788e-16
-3.67394e-16 + j0
8 + j-7.34788e-16
3.67394e-16 + j0
2.38419e-07 + j7.34788e-16
-3.67394e-16 + j0
1.19209e-07 + j-7.34788e-16
3.67394e-16 + j0
1.19209e-07 + j7.34788e-16
-3.67394e-16 + j0
2.38419e-07 + j-7.34788e-16
3.67394e-16 + j0
8 + j7.34788e-16
-3.67394e-16 + j0
1.19209e-07 + j-7.34788e-16

Inverse transform:
3.67394e-16 + j0
1.19209e-07 + j-7.34788e-16
-3.67394e-16 + j0
8 + j7.34788e-16
3.67394e-16 + j0
2.38419e-07 + j-7.34788e-16
-3.67394e-16 + j0
1.19209e-07 + j7.34788e-16
3.67394e-16 + j0
1.19209e-07 + j-7.34788e-16
-3.67394e-16 + j0
2.38419e-07 + j7.34788e-16
3.67394e-16 + j0
8 + j-7.34788e-16
-3.67394e-16 + j0
1.19209e-07 + j7.34788e-16

有趣的是，FFT和IFFT在数学上几乎是相同的。 它们通常都被实现为单个例程，并带有指示方向（正向或反向）的标志。 通常，此标志仅影响旋转因子虚部的符号。